Frontonasal displazi tip 3 ailelerinde malformasyondan sorumlu genin araştırılması

Abstract

Frontonazal displazi tip 3 (FND3, MIM 613456) ileri derecede mikroftalmi, iki taraflı yüz yarıkları, yarık damak, hipertelorizim, burun kanatlarının hipoplazisi ve geniş burun kökü bulgularının yanısıra kafada kemik defektleri ve kaudal eklenti bulguları ile seyirli otozomal resesif ağır bir yüz malformasyonudur. Kromozom 12q21 bölgesinde ALX1 genini de kapsayacak şekilde mikrodelesyon ve ALX1 geninde nokta mutasyonunun benzer fenotipleri oluşturarak FND3 malformasyonundan sorumlu olduğu gösterilmiştir. Bu çalışmada otozomal resesif geniş bir Türk FND3 ailesi yanısıra, ailede tek hasta bireyin yer aldığı Sri Lanka ve Mısır aileleri çalışılmıştır. Her üç ailede de ALX1 geni kodlanan bölgesinde mutasyon tespit edilememiştir. ALX1 geninde olası delesyon ve duplikasyonlar quantitative real time PCR (qPCR) and multiple ligation probe amplification (MLPA) analizleri kullanılarak dışlanmıştır. 250K SNP çip kullanılarak yapılan genotipleme ve homozigotluk haritalaması çalışılan üç ailenin ikisinde genomda tek homozigot bölgenin 12q21 bölgesinde ALX1 genini de kapsayan 7Mb'lik alanda olduğunu göstermiştir. Üçüncü ailede FND3 malformasyonunda genetik heterojeniteyi destekler şekilde 12q21 bölgesi tamamen dışlanmıştır. Homozigotluk haritalamasının ALX1 bölgesini işaret etmesi üzerine ALX1 geninin kodlanmayan promoter ve regülator bölgeler gibi alanlarında yer alan mutasyonların bu ailelerdeki FND3 malformasyonundan sorumlu olabileceği düşünülmüştür. Bu olasılığı test etmek için intron bölgeleri dahil olmak üzere ALX1 geni proksimal ve distal uçlarında yer alan yaklaşık 22.000 baz çifti Sanger dizileme yöntemi ile taranmış, hastalıktan sorumlu olabileceği düşünülen bir varyant tespit edilememiştir. Bunu takiben tüm ekzom ve tüm genom dizileme çalışması tamamlanmış, tespit edilen varyantların filtreleme çalışması sonucunda kritik bölgede 464 varyant tespit edilmiştir. UCSC genom veri bankası ara yüzü kullanılarak bölgeye özgü anotasyon çalışması yapılmış, 27 kritik variant pozisyonunun transkripsiyon faktör bağlanma bölgelerine isabet ettiği görülmüştür. Çalışma ALX1 geninin kodlanmayan/regülatör bölgelerindeki henüz saptanmamış mutasyonların otozomal resesif FND3 malformasyonu etyolojisinde rol aldığını gösteren ilk çalışmadır.

Frontonasal dysplasia type 3 (FND3, MIM 613456) is an autosomal recessive severe facial malformation characterized by biletaral extreme microphthalmia, bilateral oblique facial cleft, complete cleft palate, hypertelorism, wide nasal bridge with hypoplasia of the ala nasi, large cranial bone defect s associated with caudal appendage. Both a microdeletion on chromosome 12q21 region containing ALX1 and a point mutation in the ALX1 produce similar phenotype. In this study, a large autosomal recessive Turkish FND3 family and two additional singleton families from Sri Lanka and Egypt were studied. DNA sequencing analysis of ALX1 coding region failed to identify additional mutations in these three families. Putative deletions or duplications within ALX1 gene were excluded using both quantitative real time PCR (qPCR) and multiple ligation probe amplification (MLPA) analyses. 250K SNP chip genotyping followed by homozygosity mapping revealed a single 7Mb homozygote region on chromosome 12q21 harboring ALX1 in two out of three families. The 12q21 region was excluded in the third family providing evidence for genetic heterogeneity of FND3 malformation. Identification of homozygosity to ALX1 region suggested that ALX1 mutations might be located at non-coding segments such as promoter or other regulatory elements at least in some families. In order to explore this possibility approximately 22.000 base pairs from both proximal and distal parts of the ALX1 as well as intronic regions were screened by Sanger sequencing. No causative variant was identified. Whole exome (WES) and Whole genome (WGS) sequencing followed by variant filtration analysis identified a total of 464 variants in the critical region. Region–based regulatory annotation using intuitive interface of UCSC genome browser revealed a total of 27 critical variants residing on putative transcription factor binding sites. This study clearly showed that as yet unidentified mutations lying in the non-coding/regulatory regions of ALX1 gene contribute autosomal recessive FND3 malformation in some families.